ソースメジャーユニット（SMU）の使い方ガイド
〜基本操作からアプリケーション例まで〜
SMUとは？その基本をおさらい
ソースメジャーユニット（Source Measure Unit, SMU）は、電圧・電流を「供給（ソース）」しながら同時に「測定（メジャー）」できる高精度電子計測器です。半導体デバイス、電子部品、太陽電池、LED、センサーなどの特性評価に広く使われています。
SMUの基本的な使い方
1. 測定準備と接続
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使用する端子を確認：通常は2端子（Force/Measure）または4端子（Kelvin）で構成されています。高精度測定では4端子接続が推奨されます。
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被測定デバイス（DUT）に接続：極性に注意しながら、対象デバイス（DUT）にSMUを接続します。
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初期設定：電源オン後、必要に応じてゼロリセットや接続チェックを行います。
2. 動作モードの選択
SMUは、主に以下の4つの動作モードで使用します：
| モード名 | 内容 |
|---|---|
| CV（電圧ソース・電流測定） | 指定電圧を印加し、そのときの電流を測定 |
| CC（電流ソース・電圧測定） | 指定電流を流し、そのときの電圧を測定 |
| Sweep（スイープ測定） | 電圧/電流を変化させながら連続測定（IVカーブなど） |
| Pulse（パルスモード） | 短時間の電圧または電流パルスを印加して応答を取得 |
3. パラメータ設定
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ソース電圧／電流：印加する電圧（例：0〜5V）または電流（例：1μA〜100mA）を設定。
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コンプライアンス設定：デバイス保護のため、最大電流／電圧を制限（例：電圧印加時に最大10mAまで）。
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測定レンジ／分解能：測定対象に応じて自動または手動で調整。
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スイープステップやパルス幅：連続測定時のステップ数、待機時間、ホールドタイムなども設定。
4. 実行と測定データの取得
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スタートボタン／トリガー信号で測定開始
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画面表示／PC連携でリアルタイムに測定波形を確認可能
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ログ保存：USBメモリ、PCソフトウェア（例：LabVIEW、Python、Excel連携など）を活用してデータを記録。
アプリケーション別の使い方事例
● 半導体デバイスのIV特性測定
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MOSFETやダイオードの順方向・逆方向特性
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ゲートリーク電流やしきい値電圧（Vth）測定
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Vgs vs Id 曲線、Vds vs Id 曲線の自動取得
● 太陽電池やLEDの特性評価
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光照射下でのIVカーブ測定
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開放電圧（Voc）、短絡電流（Isc）の測定
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エネルギー変換効率評価
● センサー評価（抵抗変化型、電圧応答型など）
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環境条件変化に対する出力特性
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ヒステリシス、感度、ノイズ特性の測定
測定時の注意点
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ノイズ対策：シールドケーブルやグランドの適切な処理を行うことで、微小電流測定時のノイズ影響を最小限に。
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過電圧／過電流保護：コンプライアンス値の設定を適切に行い、デバイスを損傷から守る。
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温度ドリフトやリーク電流：測定精度が要求される場合は、温調室や静電対策のある環境で実施。
SMUの使い方を効率化するソフトウェア
近年のSMUには専用の制御・解析ソフトが付属またはオプションで用意されています。
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Techmize Control Panel
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LabVIEWドライバ、Pythonライブラリ
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CSV/Excel出力対応の簡易測定ソフト
- Keithley KickStart
これらを活用することで、スイープの自動化やレポート出力、グラフ表示までを効率的に行うことができます。
まとめ
SMUは高度な電子デバイスの評価において不可欠なツールです。基本的な操作を理解し、適切なパラメータを設定することで、安全かつ正確な測定が可能になります。
初心者の方も、まずは低電圧・低電流の簡単な測定から始めて、徐々にアプリケーション範囲を広げていきましょう。
製品選定や操作について不明な点があれば、T&Mコーポレーションまでお気軽にご相談ください。日本語での技術サポート、デモ機貸出も対応しております。